工業(yè)視覺光源書籍

本文目錄一覽：

• 1、機(jī)器視覺需要學(xué)什么
• 2、如何學(xué)習(xí)機(jī)器視覺？
• 3、如何選擇工業(yè)相機(jī)的視覺光源
• 4、機(jī)器視覺光源的選擇
• 5、搭配工業(yè)相機(jī)的光源推薦哪家？
• 6、如何選擇工業(yè)相機(jī)的視覺光源？

機(jī)器視覺需要學(xué)什么

機(jī)器視覺需要學(xué)：視覺成像、圖像處理和運(yùn)動(dòng)控制。

一、視覺成像部分

視覺成像又包含幾個(gè)典型組件：光源，鏡頭，CCD工業(yè)相機(jī)。光源和鏡頭都需要我們掌握光學(xué)知識(shí)，不同的打光方式，可以讓相機(jī)對(duì)物體產(chǎn)生完全不同的成像；而鏡頭的倍率，焦距，視野等的選擇不同直接決定了成像的逼真度。

工業(yè)相機(jī)需要我們掌握光電知識(shí)，掌握相機(jī)傳感器的區(qū)別，掌握?qǐng)D像成像的基本知識(shí)如清晰度，動(dòng)態(tài)范圍，視場(chǎng)角等等，這樣我們才能根據(jù)需求和場(chǎng)景選擇正確的相機(jī)，最快速的掌握這些知識(shí)的方法是買一臺(tái)入門級(jí)單反來(lái)研究透這些成像參數(shù)和成像的關(guān)系。

二、圖像處理部分

圖像處理我們一般理解是在PC機(jī)器上進(jìn)行的，實(shí)際上在工業(yè)領(lǐng)域，大部分采用工控機(jī)，因?yàn)樗€(wěn)定，加上有成本優(yōu)勢(shì)。近些年的發(fā)展，嵌入式硬件也在蓬勃發(fā)展，很多工廠對(duì)于小的需求比如控制幾百臺(tái)儀表盤的開關(guān)和狀態(tài)監(jiān)控，完全可以利用樹莓派等開源硬件實(shí)現(xiàn)。

在軟件部分，掌握這其中的一門編程語(yǔ)言是必備的；而在圖像算法層面，典型的開源算法有opencv，商用的有halcon，visionpro等，建議最開始可以先以halcon入門；如果在算法層面想進(jìn)一步深入，可以研究一下機(jī)器學(xué)習(xí)，這可能是未來(lái)的主要方向。

三、運(yùn)動(dòng)控制部分

典型的運(yùn)動(dòng)控制卡如固高，可以入手研究一下。更為高級(jí)一點(diǎn)的PLC，也可以玩起來(lái)，這部分的難點(diǎn)在于，精度的矯正，因?yàn)楹芏鄨?chǎng)景和需求對(duì)精度的要求是非常高的。

如何學(xué)習(xí)機(jī)器視覺？

當(dāng)學(xué)習(xí)機(jī)器視覺時(shí)，以下方面來(lái)逐步學(xué)習(xí)：

熟悉基礎(chǔ)數(shù)學(xué)知識(shí)

機(jī)器視覺涉及許多數(shù)學(xué)原理和算法，如矩陣運(yùn)算、向量、投影幾何、優(yōu)化算法等。因此在學(xué)習(xí)機(jī)器視覺之前，建議先掌握線性代數(shù)、微積分和概率論等基礎(chǔ)數(shù)學(xué)知識(shí)。

學(xué)習(xí)編程語(yǔ)言

C#、C++和VB.net等編程語(yǔ)言都是機(jī)器視覺領(lǐng)域中常用的語(yǔ)言，因此建議學(xué)習(xí)其中至少一門語(yǔ)言?？梢酝ㄟ^(guò)在線教程、書籍或者參加培訓(xùn)班來(lái)學(xué)習(xí)編程語(yǔ)言。

學(xué)習(xí)機(jī)器視覺基礎(chǔ)知識(shí)

學(xué)習(xí)機(jī)器視覺的基礎(chǔ)知識(shí)包括圖像處理、特征提取、圖像匹配、物體檢測(cè)和識(shí)別等。這些基礎(chǔ)知識(shí)可以通過(guò)學(xué)習(xí)相關(guān)教材、參加培訓(xùn)班或者自學(xué)獲得。

掌握VisionPro、Halcon和OpenCV等軟件的操作方法

針對(duì)不同的應(yīng)用場(chǎng)景，選擇合適的機(jī)器視覺軟件庫(kù)非常重要。建議花費(fèi)時(shí)間掌握VisionPro、Halcon和OpenCV等軟件的使用方法。可以參考官方文檔、書籍或者網(wǎng)上教程進(jìn)行學(xué)習(xí)。

實(shí)踐并調(diào)試代碼：通過(guò)自己的實(shí)踐來(lái)深入理解和掌握?qǐng)D像處理和機(jī)器視覺算法。從簡(jiǎn)單的任務(wù)開始，如圖像分類、目標(biāo)檢測(cè)等，逐漸深入，通過(guò)實(shí)踐來(lái)掌握算法和模型，并調(diào)試代碼來(lái)解決問題。

如何選擇工業(yè)相機(jī)的視覺光源

機(jī)器視覺系統(tǒng)隨著工業(yè)自動(dòng)化的發(fā)展，被廣泛的應(yīng)用于工業(yè)檢測(cè)中，工業(yè)檢測(cè)應(yīng)用于識(shí)別、表面質(zhì)量、圖像處理、圖像采集等。

一個(gè)完整的機(jī)器視覺系統(tǒng)包括：工業(yè)相機(jī)、光源、圖像采集卡、圖像采集軟件等。

告訴大家如何選擇合適的機(jī)器視覺光源呢？要注意一下幾點(diǎn)：

1、亮度：在兩種光源中選擇時(shí)，最佳的選擇是更亮的那個(gè)。

當(dāng)光源不夠亮?xí)r，可能有三種不好的情況會(huì)出現(xiàn)。

第一，工業(yè)相機(jī)的信噪比不夠；由于光源的亮度不夠，圖像的對(duì)比度必然不夠，在圖像上出現(xiàn)噪聲的可能性也隨即增大。

第二，光源的亮度不夠，必然要加大光圈，從而減小了景深。

第三，當(dāng)光源的亮度不夠的時(shí)候，自然光等隨機(jī)光對(duì)系統(tǒng)的影響會(huì)最大。

2、光源均勻性：不均勻的光會(huì)造成不均勻的反射。均勻關(guān)系到三個(gè)方面。

第一，對(duì)于視野，在攝像頭視野范圍部分應(yīng)該是均勻的。簡(jiǎn)單的說(shuō)，圖像中暗的區(qū)域就是缺少反射光，而亮點(diǎn)就是此處反射太強(qiáng)了。

第二，不均勻的光會(huì)使視野范圍內(nèi)部分區(qū)域的光比其他區(qū)域多。從而造成物體表面反射不均勻（假設(shè)物體表面的對(duì)光的反射是相同的）。

第三，均勻的光源會(huì)補(bǔ)償物體表面的角度變化，即使物體表面的幾何形狀不同，光源在各部分的反射也是均勻的。

3、光譜特征：光源的顏色及測(cè)量物體表面的顏色決定了反射到攝像頭的光能的大小及波長(zhǎng)。

白光或某種特殊的光譜在提取其他顏色的特征信息時(shí)可能使比較重要的因素。當(dāng)分析多顏色特征的時(shí)候，選擇光源的時(shí)候，色溫是一個(gè)比較重要的因素。

4、壽命特性：光源一般需要持續(xù)使用。為使圖像處理保持一致的精確，視覺系統(tǒng)必須保證長(zhǎng)時(shí)間獲得穩(wěn)定一致的圖像。

5、對(duì)比度：對(duì)比度對(duì)機(jī)器視覺來(lái)說(shuō)非常重要。機(jī)器視覺應(yīng)用的照明的最重要的任務(wù)就是使需要被觀察的特征與需要被忽略的圖像特征之間產(chǎn)生最大的對(duì)比度，從而易于特征的區(qū)分。

對(duì)比度定義為在特征與其周圍的區(qū)域之間有足夠的灰度量區(qū)別。好的照明應(yīng)該能夠保證需要檢測(cè)的特征突出于其他背景。

機(jī)器視覺光源的選擇

機(jī)器視覺光源的選擇

機(jī)器視覺光源的選擇，現(xiàn)代生活中日常照明離不開燈光，房屋裝修更是對(duì)光源的要求比較高，光源大體分為冷光和暖光，不同光源視覺感都不同，下面一起來(lái)了解一下，機(jī)器視覺光源的選擇。

機(jī)器視覺光源的選擇1

機(jī)器視覺光源

機(jī)器視覺檢測(cè)系統(tǒng)采用CCD照相機(jī)將被檢測(cè)的目標(biāo)轉(zhuǎn)換成圖像信號(hào)，傳送給專用的圖像處理系統(tǒng)，根據(jù)像素分布和亮度、顏色等信息，轉(zhuǎn)變成數(shù)字化信號(hào)，圖像處理系統(tǒng)對(duì)這些信號(hào)進(jìn)行各種運(yùn)算來(lái)抽取目標(biāo)的特征，如面積、數(shù)量、位置、長(zhǎng)度，再根據(jù)預(yù)設(shè)的允許度和其他條件輸出結(jié)果，包括尺寸、角度、個(gè)數(shù)、合格不合格、有無(wú)等，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)識(shí)別功能。

機(jī)器視覺光源的選擇

一、簡(jiǎn)單的預(yù)備知識(shí)

1、因材質(zhì)和厚度不同、對(duì)光的透過(guò)特性（透明度）各異。

2、光根據(jù)其波長(zhǎng)之長(zhǎng)短、對(duì)物質(zhì)的穿透能力（穿透率）各異。

3、光的波長(zhǎng)越長(zhǎng)、對(duì)物質(zhì)的透過(guò)力越強(qiáng)，光的波長(zhǎng)越短、在物質(zhì)表面的擴(kuò)散率越大。

4、透射照明、即是使光線透射對(duì)象物、并觀察其透過(guò)光之照明手法。

二、光源

1、穏定均勻的光源極其重要。

2、目的：將被測(cè)物與背景盡量明顕區(qū)分。

3、摂取圖像時(shí)、最重要之處是如何鮮明地獲得：被測(cè)物與背景的濃淡差。

4、目前，在圖像處理領(lǐng)域中最広范的技術(shù)手法是：二值化（白黒）處理。

以上就是我針對(duì)機(jī)器視覺光源的選擇這一科技的發(fā)明闡述的資料了，隨著科技的發(fā)達(dá)每天都有很多新鮮的東西問世，無(wú)論是那一方面的機(jī)器還是新鮮事物都是隨著人們的需求而發(fā)展的。像褪殼機(jī)一類的就是褪花生跟瓜子發(fā)明的，都是省力又省時(shí)間的偉大發(fā)明呢。

機(jī)器視覺光源的選擇2

一套完整的視覺檢測(cè)系統(tǒng)主要包含圖像采集部分和圖像分析部分，而圖像采集部分主要由工業(yè)相機(jī)、工業(yè)鏡頭以及機(jī)器視覺光源承擔(dān)，今天我們主要介紹機(jī)器視覺光源的相關(guān)基礎(chǔ)知識(shí)及選型技巧。

首先我們需要了解，機(jī)器視覺中的光源起到哪些作用：

1.照亮目標(biāo)，提高亮度；

2.形成有利于圖像處理的成像效果，降低系統(tǒng)的復(fù)雜性和對(duì)圖像處理算法的要求；

3.克服環(huán)境光干擾，保證圖像穩(wěn)定性，提高系統(tǒng)的精度、效率。

恰當(dāng)?shù)墓庠凑彰髟O(shè)計(jì)可以使圖像中的目標(biāo)信息與背景信息得到最佳分離，這樣不僅大大降低圖像處理的算法難度，同時(shí)也提高系統(tǒng)的精度和可靠性。但非常遺憾，目前沒有通用的機(jī)器視覺照明系統(tǒng)應(yīng)對(duì)不同的檢測(cè)要求，因此針對(duì)每個(gè)特定的案例，都需要設(shè)計(jì)合適的照明裝置，以達(dá)到最佳效果。而不合適的照明，則會(huì)引起很多問題，機(jī)器視覺光源如此重要，卻往往被很多人忽視。

目前機(jī)器視覺光源主要采用LED（發(fā)光二極管），由于其形狀自由度高、使用壽命長(zhǎng)、響應(yīng)速度快、單色性好、顏色多樣、綜合性價(jià)比高等特點(diǎn)在行業(yè)內(nèi)廣泛應(yīng)用：

一、形狀自由度

一個(gè)LED光源是由許多單個(gè)LED組合而成的，因而跟其他光源相比，可做成更多的形狀，更容易針對(duì)用戶的情況，設(shè)計(jì)光源的形狀和尺寸。

二、使用壽命長(zhǎng)

為了使圖像處理單元得到精確的、重復(fù)性好的測(cè)量結(jié)果，照明系統(tǒng)必須保證相當(dāng)長(zhǎng)的時(shí)間內(nèi)能夠提供穩(wěn)定的圖像輸入。LED光源在連續(xù)工作10000到30000小時(shí)后，亮度衰減，但遠(yuǎn)比其他光源效果好。此外，用控制系統(tǒng)使其間斷工作，可抑制發(fā)光管發(fā)熱，壽命也將延長(zhǎng)一倍。

三、響應(yīng)速度快

LED發(fā)光管響應(yīng)時(shí)間很短，響應(yīng)時(shí)間的真正意義是能按要求保證多個(gè)光源或一個(gè)光源不同區(qū)域之間的工作切換，采用專用控制器給LED光源供電時(shí)，達(dá)到最大照度的時(shí)間小于10s。

四、顏色多樣

除了光源的形狀以外，得到穩(wěn)定圖像輸入的另一方面就是選擇光源的顏色。甚至相同形狀的光源，由于顏色的不同得到的圖像也會(huì)有很大的差別。實(shí)際上，如何利用光源顏色的技術(shù)特性得到最佳對(duì)比度的圖像效果一直是光源開發(fā)的主要方向。

五、綜合性運(yùn)營(yíng)成本低

選用低廉而性能沒有保證的產(chǎn)品，初次投資的節(jié)省很快會(huì)被日常的維護(hù)、維修費(fèi)用抵消。其他光源不僅耗電是LED光源的2~10倍，而且?guī)缀趺吭戮鸵鼡Q，浪費(fèi)了維修工程師許多寶貴的時(shí)間。而且投入使用的光源越多，在器件更換和人工方面的花費(fèi)就越大，因此選用壽命長(zhǎng)的LED光源從長(zhǎng)遠(yuǎn)看是很經(jīng)濟(jì)的'。

機(jī)器視覺照明技術(shù)基礎(chǔ)知識(shí)：

1）照射方式

選擇不同的光源，控制和調(diào)節(jié)照射到物體上的入射光的方向是機(jī)器視覺系統(tǒng)設(shè)計(jì)的最基本的參數(shù)。它取決于光源的類型和相對(duì)于物體放置的位置，一般來(lái)說(shuō)有兩種最基本的方式：直射光和漫射光，所有其它的方式都是從這兩種方法中延伸出來(lái)的。

直射光：入射光基本上來(lái)自一個(gè)方向，射角小，它能投射出物體陰影；

漫射光：入射光來(lái)自多個(gè)方向，甚至于所有的方向，它不會(huì)投射出明顯的陰影。

2）反射方式

物體反射光線有兩種不同的反射特性：直反射和漫反射。

直反射：光線的反射角等于入射角。直反射有時(shí)用途很大，有時(shí)又可能產(chǎn)生極強(qiáng)的眩耀。在大多數(shù)情況應(yīng)避免鏡面反射。

漫反散：照射到物體上的光從各個(gè)方向漫散出去。在大多數(shù)實(shí)際情況下，漫散光在某個(gè)角度范圍內(nèi)形成，并取決于入射光的角度。

3）顏色

光譜中很大的一部分電磁波譜是人眼可見的，在這個(gè)波長(zhǎng)范圍內(nèi)的電磁輻射被稱作可見光，范圍在400nm至760nm之間（有的人可以觀測(cè)到380~780nm），即從紫色380nm到紅色780nm。

色環(huán)就是把可見光光譜中的色彩進(jìn)行排序，形成紅色連接到另一端的紫色。機(jī)器視覺中應(yīng)用的色環(huán)通常包括6種不同的顏色，分為兩大類：暖色和冷色。暖色由紅色調(diào)構(gòu)成，冷色來(lái)自于藍(lán)色調(diào)。通常用相反色溫的光線照射，圖像可以達(dá)到最高級(jí)別的對(duì)比度；相同色溫的光線照射，可以有效濾除。因此靈活利用色溫特性，對(duì)我們選擇光源很有幫助。

4）明視場(chǎng)和暗視場(chǎng)

明視場(chǎng)是最常用的照明方案，采用正面直射光照射形成。而暗視場(chǎng)主要由低角度或背光照明形成。對(duì)于不同項(xiàng)目檢測(cè)需求，選擇不同類型的照明方式，一般來(lái)說(shuō)暗視場(chǎng)會(huì)使背景呈現(xiàn)黑暗，而被檢物體則呈現(xiàn)明亮。

5）光源分類

目前主要有以下幾種分類方式：

a）顏色

常用光源顏色集中在可見光范圍，主要有白光（復(fù)合光）、紅色、藍(lán)色、綠色，另外紅外光也比較普及，而紫外光由于各種原因，應(yīng)用較少。

b）外形

各廠家會(huì)根據(jù)不同光源外形特性進(jìn)行分類，也是目前的主流分類，比如環(huán)形光源、環(huán)形低角度光源、條形光源、圓頂光源（碗光源/穹頂光源）、面光源等。

c）工作原理/特性

按不同的應(yīng)用方式或者原理進(jìn)行分類，主要有無(wú)影光源、同軸光源、點(diǎn)光源、線光源、背光源、組合光源以及結(jié)構(gòu)光源等。

常見的光源類型及照明方式

1.一般目的的照明（直接照明）：光直接射向物體，得到清楚的影像。

當(dāng)我們需要得到高對(duì)比度物體圖像的時(shí)候，這種類型的光很有效。但是當(dāng)我們用它照在光亮或反射的材料上時(shí)，會(huì)引起類似鏡面的反光。通用照明一般采用環(huán)狀或點(diǎn)狀照明。環(huán)光是一種常用的通用照明方式，很容易安裝在鏡頭，可給漫反射表面提供足夠的照明。

2.暗場(chǎng)照明：暗場(chǎng)照明是相對(duì)于物體表面提供低角度照明。

使用工業(yè)相機(jī)拍攝鏡子，如果視野內(nèi)能看見光源就認(rèn)為是亮場(chǎng)照明，相反的在視野中看不到光源就是暗場(chǎng)照明。因此光源是亮場(chǎng)照明還是暗場(chǎng)照明與光源的位置有關(guān)。通常，暗場(chǎng)照明應(yīng)用于對(duì)表面突起部分的照明或表面紋理變化的照明。

3.背光照明：從物體背面射過(guò)來(lái)均勻視場(chǎng)的光，通過(guò)相機(jī)可以看到物面的側(cè)面輪廓。

背光照明常用于測(cè)量物體的尺寸和方向。背光照明產(chǎn)生很強(qiáng)的對(duì)比度。應(yīng)用背光技術(shù)時(shí)，物體表面特征可能會(huì)丟失。例如，可以應(yīng)用背光技術(shù)測(cè)量硬幣的直徑，但是卻無(wú)法判斷硬幣的正反面。

4.漫射照明：連續(xù)漫反射照明應(yīng)用于物體表面的反射性或者表面有復(fù)雜的角度。

連續(xù)漫反射照明應(yīng)用半球形的均勻照明，以減小影子及鏡面反射。這種照明方式對(duì)于完全組裝的電路板照明非常有用。這種光源可以達(dá)到170球面度立體角范圍的均勻照明。

5.同軸照明：同軸光的形成——通過(guò)垂直墻壁出來(lái)的發(fā)散光，射到一個(gè)使光向下的分光鏡上，相機(jī)從上面通過(guò)分光鏡看物體。

這種類型的光源對(duì)檢測(cè)高反射的物體特別有幫助，還適合在周圍環(huán)境產(chǎn)生陰影的影響下，檢測(cè)面積不明顯的物體。

6.偏振片：只允許振動(dòng)方向平行于其允許方向的光通過(guò)，垂直分量被截止。

針對(duì)具體的應(yīng)用，從眾多的方案中選擇一個(gè)最好的照明系統(tǒng)是整個(gè)圖像處理系統(tǒng)穩(wěn)定工作的關(guān)鍵。

搭配工業(yè)相機(jī)的光源推薦哪家？

搭配工業(yè)相機(jī)的光源可以看看CCS的，嘉勵(lì)，51camera。CCS和嘉勵(lì)光源種類比較豐富，

具體使用哪種光源需要根據(jù)實(shí)際應(yīng)用場(chǎng)景，51camera的激光光源也不錯(cuò)。

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如何選擇工業(yè)相機(jī)的視覺光源？

1、亮度:在兩種光源中選擇時(shí),最佳的選擇是更亮的那個(gè).

2、光源均勻性:不均勻的光會(huì)造成不均勻的反射.均勻關(guān)系到三個(gè)方面.

3、光譜特征:光源的顏色及測(cè)量物體表面的顏色決定了反射到攝像頭的光能的大小及波長(zhǎng).

4、壽命特性:光源一般需要持續(xù)使用.為使圖像處理保持一致的精確,視覺系統(tǒng)必須保證長(zhǎng)時(shí)間獲得穩(wěn)定一致的圖像.

5、對(duì)比度:對(duì)比度對(duì)機(jī)器視覺來(lái)說(shuō)非常重要.機(jī)器視覺應(yīng)用的照明的最重要的任務(wù)就是使需要被觀察的特征與需要被忽略的圖像特征之間產(chǎn)生最大的對(duì)比度,從而易于特征的區(qū)分.